DE4211788A1

DE4211788A1 - Regulating RPM of high pressure pump in cleaner - using current voltage transformer connected to max.-min. discriminator

Info

Publication number: DE4211788A1
Application number: DE4211788A
Authority: DE
Inventors: Johann Georg Dipl Ing Wesch; Rudi Schwaderer
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 1992-04-08
Filing date: 1992-04-08
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: DE4211788C2

Abstract

The pump ejects cleaning fluid through a spray tube. A by-pass tube branches off the spray tube, it is sealed by a shut-off valve, and returns to the pump intake side. The current of the drive motor of the pump is measured, and the motor RPM is set to a low value, when the motor current rises to a max. value, which is above the max. value for normal operation. The RPM is set to the high normal value, when the motor current drops to below a min. value, during operation at low RPM. USE/ADVANTAGE - High-pressure pump control system. Reduces undesired heating of fluid in circuit and energy consumption.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Drehzahl einer Hochdruckpumpe in einem Hochdruckreini gungsgerät, bei dem die Hochdruckpumpe Reinigungs flüssigkeit durch eine Spritzleitung abgibt, von der eine mittels eines Schließventils verschließbare, zur Pumpen ansaugseite zurückführende Bypass-Leitung abzweigt.The invention relates to a method for regulating the Speed of a high pressure pump in a high pressure line device, in which the high-pressure pump cleaning dispenses liquid through a spray line, one of which closable by means of a closing valve for pumps the bypass line returning to the suction side branches off.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Hochdruckreini gungsgerät mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Hochdruckpumpe, die druckseitig in eine Spritzleitung ein mündet, von der eine von einem Schließventil ver schlossene, zur Saugseite der Pumpe führende Bypass-Lei tung abzweigt. The invention also relates to a high pressure line supply device with a driven by an electric motor High pressure pump, the pressure side in a spray line opens, one of which ver by a closing valve closed bypass line leading to the suction side of the pump tion branches.

Hochdruckreinigungsgeräte dieser Art fördern im Normal betrieb die gesamte Reinigungsflüssigkeit durch die Spritzleitung. Wird diese verschlossen, öffnet sich das Schließventil in der Bypass-Leitung und die gesamte von der Pumpe geförderte Flüssigkeit wird über die Bypass-Lei tung zur Saugseite der Pumpe zurückgeführt. Dabei ist nachteilig, daß die Hochdruckpumpe auch im Bypass-Betrieb mit der normalen relativ hohen Drehzahl arbeitet, so daß eine große Flüssigkeitsmenge im Kreislauf gefördert wird. Dies kann zu einer unerwünscht hohen Erwärmung der im Kreislauf geführten Flüssigkeit führen, außerdem wird da durch unnötig Leistung verbraucht.Normally, high-pressure cleaning devices of this type convey operated all of the cleaning fluid through the Spray line. If this is closed, it opens Closing valve in the bypass line and the entire of The pumped liquid is pumped through the bypass line tion to the suction side of the pump. It is disadvantageous that the high-pressure pump also in bypass operation works at the normal relatively high speed, so that a large amount of liquid is pumped into the circuit. This can lead to an undesirably high heating of the Cycle led liquid, it will also be there consumed by unnecessarily power.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß die genannten Nachteile nicht auftreten.It is an object of the invention, a method of the beginning described type so that the above Disadvantages do not occur.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs be schriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den vom Antriebsmotor der Hochdruckpumpe aufgenommenen Strom mißt und die Drehzahl des Motors auf einen niedrigen Wert einstellt, wenn der Motorstrom über einen oberhalb des Wertes bei Normalbetrieb liegenden Maximalwert an steigt, und die Drehzahl wieder auf einen hohen, dem Nor malbetrieb entsprechenden Wert einstellt, wenn der Motor strom unter einen unterhalb des Wertes bei Betrieb mit niedriger Drehzahl liegenden Minimalwert abfällt. This task is in a process of the beginning Written type according to the invention solved in that that picked up by the drive motor of the high pressure pump Electricity measures and the engine speed to a low Sets value when the motor current is above one of the value in normal operation increases, and the speed back to a high, the Nor set the appropriate value when the motor current below a below the value when operating with minimum speed falls.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Ver schließen der Spritzleitung aufgrund der Trägheit in der Steuerung das Bypass-Ventil nicht sofort öffnet, so daß ein kurzfristiger Druckanstieg auftritt. Dieser Druckan stieg hat zwangsläufig zur Folge, daß der vom Antriebs motor der Hochdruckpumpe aufgenommene Strom ebenfalls kurzfristig ansteigt, und zwar über den Wert, der bei Nor malbetrieb vorliegt. Dieser kurze Anstieg des Motorstromes wird gemessen und dazu verwendet, die Drehzahl des Motors herabzusetzen. Sie bleibt solange herabgesetzt, bis der vom Motor aufgenommene Strom unter einen Minimalwert ab sinkt, der unterhalb des üblicherweise vom Motor bei der niedrigen Drehzahl aufgenommenen Strom liegt. Ein solcher niedrigerer Stromwert tritt dann auf, wenn bei geöffneter Bypass-Leitung die Spritzleitung geöffnet wird. Aufgrund der niedrigen Drehzahl und der damit verbundenen niedrigen Fördermenge der Pumpe führt die Öffnung der Spritzleitung nämlich zu einem kurzzeitigen Druckabfall in der Spritz leitung, so daß der von dem Motor aufgenommene Strom eben falls kurzzeitig abfällt. Dieser Abfall wird als Steuer signal für die Erhöhung der Drehzahl der Pumpe auf den ur sprünglichen hohen Wert verwendet. Durch die gesteigerte Fördermenge steigt der Druck in der Spritzleitung wieder an, so daß sich das Schließventil der Bypass-Leitung schließt und wieder die Normal-Betriebsbedingungen ein treten, und zwar solange, bis aufgrund eines erneuten Ver schließens der Spritzleitung wieder ein kurzfristiger An stieg des Motorstromes über den Wert bei Normalbetrieb auftritt. The invention is based on the knowledge that when ver close the spray line due to the inertia in the Control does not open the bypass valve immediately, so a short-term increase in pressure occurs. This pressure on has an inevitable consequence that the drive Motor of the high pressure pump also consumed electricity increases briefly, above the value at Nor painting operation is present. This brief increase in motor current is measured and used to measure the speed of the motor belittling. It remains reduced until the current consumed by the motor falls below a minimum value decreases, which is below the usually from the engine at the low speed current consumed. Such a lower current value occurs when the is open Bypass line the spray line is opened. Because of the low speed and the associated low Flow of the pump leads to the opening of the spray line namely to a brief drop in pressure in the spray line, so that the current consumed by the motor is even if it drops briefly. This waste is called a tax signal for increasing the speed of the pump to ur high value. By the increased Delivery rate, the pressure in the spray line increases again on, so that the shut-off valve of the bypass line closes and again the normal operating conditions occur, until until due to a new Ver close the spray line again the motor current rose above the value during normal operation occurs.

Nach jedem Ändern der Drehzahl des Motors bleibt dieser also stabil, bis wieder die Bedingung für die Umschaltung durch einen kurzzeitigen Anstieg des Motorstromes über den Wert bei Normalbetrieb oder durch einen kurzzeitigen Ab fall des Motorstromes unter einen Wert bei reduzierter Drehzahl erfolgt.Each time the engine speed is changed, it remains So stable, until the condition for switching again by a brief increase in the motor current over the Value during normal operation or through a short down if the motor current falls below a value at reduced Speed.

Vorteilhaft ist es, wenn man zur Verstellung der Drehzahl des Motors eine Phasenanschnittssteuerung verwendet.It is advantageous if you can adjust the speed of the motor uses a leading edge control.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß man den vom Strom sensor festgestellten Stromwert einer Anzeige zuführt, an der man dann erkennen kann, ob der Motor mit der hohen Drehzahl des Normalbetriebs arbeitet oder mit der nied rigen Drehzahl des Bypass-Betriebes.It can also be provided that the current sensor determined current value supplies an display which can then be seen whether the engine with the high Speed of normal operation works or with the low speed of the bypass operation.

Die genannte Aufgabe wird bei einem Hochdruckreini gungsgerät der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 3 gelöst. Es wird also ein Stromsensor für den Motorstrom vorgesehen, der in Abhängigkeit von dem gemessenen Strom eine Steuerung so betreibt, daß eine Drehzahlumschaltung beim kurzzeitigen Überschreiten, bzw. kurzzeitigen Unterschreiten von Strom grenzwerten erfolgt.The task mentioned is with a high pressure cleaning supply device of the type described above according to the invention solved by the features of claim 3. It will So a current sensor for the motor current is provided, which in Depending on the measured current a controller like this operates that a speed change at short-term Exceeding or falling short of current limits.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dabei vorge sehen, daß in die Versorgungsleitung des Motors eine Pha senanschnittssteuerung eingeschaltet ist, der von der Steuerung entweder ein Öffnungssignal für vollphasige Öff nung oder ein Öffnungssignal für teilphasige Öffnung zuge führt wird. In a preferred embodiment, it is provided see that in the supply line of the motor a Pha Section control is switched on by the Control either an opening signal for full-phase opening voltage or an opening signal for part-phase opening leads.

Günstig ist es, wenn ein vom Motorstrom durchflossener Strom-Spannungswandler mit einem Maximalwert/ Minimalwert-Diskriminator verbunden ist.It is favorable if a motor current flows through it Current-voltage converter with a maximum value / Minimum value discriminator is connected.

Der Stromsensor kann mit einer Anzeige verbunden sein.The current sensor can be connected to a display.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Spritzleitung mit einem Pulsationsdämpfer verbun den ist. Dadurch wird sichergestellt, daß auch beim Be trieb des Motors in niedriger Drehzahl dadurch auftretende Druckschwankungen ausgeglichen werden.In a preferred embodiment, that the spray line is connected to a pulsation damper that is. This ensures that even when loading driving the engine at low speed thereby occurring Pressure fluctuations can be compensated.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsfor men der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:The following description of preferred embodiments Men of the invention is used in connection with the drawing the detailed explanation. Show it:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht einer Hochdruckpumpe mit Spritzleitung und Bypass-Leitung; Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of a high pressure pump with spray line and bypass line.

Fig. 2 eine schematische Schaltung eines Motors für die Hochdruckpumpe der Fig. 1 mit einem Stromsensor und einer die Drehzahl des Motors verändernden Steuerung und Fig. 2 is a schematic circuit of a motor for the high pressure pump of Fig. 1 with a current sensor and a control changing the speed of the motor and

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Motorstromes bei Normalbetrieb, Verschließen der Spritzleitung, Bypass-Betrieb und an schließendem Öffnen der Spritzleitung. Fig. 3 shows the time course of the motor current during normal operation, closing the spray line, bypass operation and closing the spray line at the end.

Das in Fig. 1 dargestellte Hochdruckreinigungsgerät um fast einen Elektromotor 1, der eine Kolbenpumpe 2 an treibt, deren Kolben 3 oszillierend in eine Pumpkammer 4 eines Pumpenkopfes 5 eintaucht. Die Pumpkammer 4 ist über ein Einlaßventil 6 mit einer Saugleitung 7 verbunden und über ein Auslaßventil 8 mit einer Spritzleitung 9, in die eine Verengung 10 eingeschaltet ist. Die Saugleitung 7 ist mit einer Quelle für Reinigungsflüssigkeit verbunden, die Spritzleitung 9 führt zu einem Hochdruckschlauch und bei spielsweise einer Spritzpistole. Weder die Quelle noch die Spritzpistole sind in der Zeichnung dargestellt.The high-pressure cleaning device shown in Fig. 1 by almost an electric motor 1 , which drives a piston pump 2 , the piston 3 of which oscillates in a pump chamber 4 of a pump head 5 . The pump chamber 4 is connected via an inlet valve 6 to a suction line 7 and via an outlet valve 8 to a spray line 9 , into which a constriction 10 is switched on. The suction line 7 is connected to a source of cleaning fluid, the spray line 9 leads to a high-pressure hose and, for example, a spray gun. Neither the source nor the spray gun are shown in the drawing.

Von der Spritzleitung 9 zweigt stromabwärts des Auslaßven tiles 8 und stromaufwärts der Verengung 10 eine Bypass- Leitung 11 ab, die zur Saugleitung 7 führt. In die Bypass-Leitung 11 ist ein Schließventil 12 eingeschaltet, dessen Ventilkörper 13 von einem Kolben 14 betätigt wird. Dieser Kolben ist in einer Kammer 15 abgedichtet ver schiebbar, so daß er diese in zwei Teilräume 16 und 17 un terteilt. Der Teilraum 16 steht mit der Bypass-Leitung 11 in Verbindung, der Teilraum 17 über eine Leitung 18 mit der Spritzleitung 9 im Bereich der Verengung 10. Der Kol ben 14 wird durch eine Feder 19 in die Schließstellung verschoben.From the spray line 9 branches downstream of the Auslaßven tiles 8 and upstream of the constriction 10 from a bypass line 11 leading to the suction line 7 . A closing valve 12 is switched into the bypass line 11 , the valve body 13 of which is actuated by a piston 14 . This piston is sealed in a chamber 15 ver pushed, so that it divides these into two sub-spaces 16 and 17 un. The subspace 16 is connected to the bypass line 11 , the subspace 17 via a line 18 to the spray line 9 in the area of the constriction 10 . The Kol ben 14 is moved by a spring 19 in the closed position.

Im Betrieb fördert die Pumpe Reinigungsflüssigkeit aus der Saugleitung in die Spritzleitung, über die die Reinigungs flüssigkeit abgegeben wird, wenn die Spritzleitung geöff net ist. Dabei tritt im Bereich der Verengung 10 aufgrund der Flüssigkeitsströmung ein Unterdruck auf, der in der Kammer 15 eine den Kolben in Schließstellung verschiebende Druckdifferenz aufbaut. Die Bypass-Leitung ist in dieser Betriebsart also geschlossen.In operation, the pump conveys cleaning fluid from the suction line into the spray line, through which the cleaning fluid is dispensed when the spray line is open. A vacuum occurs in the area of the constriction 10 due to the liquid flow, which builds up a pressure difference in the chamber 15 which moves the piston in the closed position. The bypass line is therefore closed in this operating mode.

Wird die Spritzleitung 9 verschlossen, hört die Strömung der Flüssigkeit auf, so daß im Bereich der Verengung 10 derselbe Druck herrscht wie stromaufwärts derselben, der Kolben 14 wird also beidseitig vom gleichen Druck beauf schlagt und befindet sich im wesentlichen im Gleichge wicht. Durch den Druck im Teilraum 16 wird der Ventilkör per 13 in die Offenstellung verschoben, so daß die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit nunmehr ausschließlich durch die Bypass-Leitung 11 zur Saugleitung 7 zurückgeführt wird. Dabei kann in der Bypass-Leitung eine Drossel 20 an geordnet sein.If the spray line 9 is closed, the flow of the liquid ceases, so that the same pressure prevails in the area of the constriction 10 as upstream of it, the piston 14 is thus struck by the same pressure on both sides and is essentially in the same weight. Due to the pressure in the subspace 16 , the valve body is moved into the open position by 13 , so that the liquid conveyed by the pump is now returned exclusively to the suction line 7 through the bypass line 11 . A throttle 20 can be arranged in the bypass line.

Wird die Spritzleitung 9 wieder geöffnet, entsteht im Be reich der Verengung 10 aufgrund der Strömung wieder ein Unterdruck, so daß der Kolben 14 wieder in die Schließ stellung verschoben wird, d. h. die Bypass-Leitung wird wieder geschlossen und die geförderte Flüssigkeit wird ausschließlich der Spritzleitung zugeführt.If the spray line 9 is opened again, a negative pressure is created in the area of the constriction 10 due to the flow, so that the piston 14 is moved back into the closed position, ie the bypass line is closed again and the liquid conveyed becomes exclusively the spray line fed.

Bei der bisher beschriebenen Betriebsart bleibt die Dreh zahl des Motors unverändert, eine erfindungsgemäße Än derung der Drehzahl ergibt sich aufgrund der Betriebsweise des Motors, die im folgenden anhand der Schaltung der Fig. 2 erläutert wird.In the operating mode described so far, the speed of the motor remains unchanged, a change in speed according to the invention results from the operation of the motor, which is explained below with reference to the circuit of FIG. 2.

Der Motor ist ein mit Wechselstrom angetriebener Univer salmotor, in den Motorstromkreis ist ein Strom-Spannungs wandler 26 eingeschaltet. Die von dieser abgegebene Spannung, deren Wert dem momentanen Motorstrom entspricht, wird nach Glättung durch einen Kondensator 25 einem Diskriminator 27 zugeführt, in dem der Stromwert mit einem Maximalwert und einem Minimalwert verglichen wird. In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleiches wird in einer Steuerung 28 eine Schaltspannung für ein Triac 29 erzeugt, welches in die Versorgungsleitung 30 des Elektromotors 1 eingeschaltet ist. Die von der Steuerung erzeugten Signale sind dabei so beschaffen, daß beim Überschreiten des Maxi malwertes die Drehzahl erniedrigt und beim Unterschrei ten des Minimalwertes die Drehzahl erhöht wird. Dies wird dadurch erreicht, daß für die höhere Drehzahl das Triac über die gesamte Phase öffnet, während es bei niedriger Drehzahl nur über einen Teil der Phase öffnet. Liegen die Stromwerte zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert, bleiben die Ausgangssignale der Steuerung unverändert.The motor is an AC driven universal motor, a current-voltage converter 26 is switched on in the motor circuit. The voltage emitted by this, the value of which corresponds to the instantaneous motor current, is supplied to a discriminator 27 after smoothing by a capacitor 25 , in which the current value is compared with a maximum value and a minimum value. Depending on the result of this comparison, a switching voltage for a triac 29 is generated in a controller 28 , which is switched into the supply line 30 of the electric motor 1 . The signals generated by the controller are such that the speed is reduced when the maximum value is exceeded and the speed is increased when the minimum value is undershot. This is achieved in that the triac opens over the entire phase for the higher speed, whereas it opens only over part of the phase at low speed. If the current values lie between the maximum value and the minimum value, the output signals of the control remain unchanged.

Die Betriebsweise des Hochdruckreinigungsgerätes und die Steuerung des Motors bei Verwendung der Schaltung gemäß Fig. 2 werden im folgenden anhand der Fig. 3 erläutert. In dieser Figur ist der Motorstrom über der Zeit aufge tragen.The mode of operation of the high-pressure cleaning device and the control of the motor when using the circuit according to FIG. 2 are explained below with reference to FIG. 3. In this figure, the motor current is carried up over time.

Ausgegangen wird zunächst vom Normalbetrieb, d. h. von ge öffneter Spritzleitung, bei der die Pumpe die Flüssigkeit vollständig über die Spritzleitung fördert. Die Pumpe ar beitet dabei mit hoher Drehzahl und einem relativ hohen Motorstrom, beispielsweise 10 A. The starting point is normal operation, i. H. from ge opened spray line, at which the pump the liquid conveys completely via the spray line. The pump ar works at high speed and a relatively high Motor current, for example 10 A.

Wenn die Spritzleitung oder die Spritzpistole geschlossen wird, muß die Pumpe kurzzeitig gegen einen höheren Druck anarbeiten, da aufgrund der Trägheit in der Steuerung die Bypass-Leitung noch nicht geöffnet ist. Dies führt zu einem kurzen Anstieg des Motorstromes über den Wert von 10 A und gleich darauf - nach Öffnung des Bypass-Ventils - zu einem Abfall des Motorstromes. Der kurze Anstieg des Motorstromes über den Gleichgewichtswert bei Normalbetrieb (10 A) wird von der Steuerung registriert und führt dazu, daß die Motordrehzahl auf den niedrigen Wert eingestellt wird, d. h. von diesem Zeitpunkt an liefert die Steuerung an das Triac Signale, die die Versorgungsleitung nur noch während eines Teils der Phase öffnen. Der Motor arbeitet in dieser Bypass-Phase mit einem niedrigeren Motorstrom, beispielsweise mit 6 A. Daran ändert sich nichts, solange die Spritzleitung geschlossen bleibt.When the spray line or spray gun is closed the pump has to withstand a higher pressure for a short time work on, because of the inertia in the control Bypass line is not yet open. this leads to a short rise in the motor current above the value of 10 A and immediately after - after opening the bypass valve - closed a drop in motor current. The short rise in Motor current above the equilibrium value in normal operation (10 A) is registered by the control and leads to that the engine speed is set to the low value will, d. H. from this point on, the controller delivers to the triac signals that the supply line only open during part of the phase. The engine is working in this bypass phase with a lower motor current, for example with 6 A. Nothing changes as long as the spray line remains closed.

Beim Öffnen der Spritzleitung fällt der Druck noch weiter ab, d. h. der Motor arbeitet gegen einen niedrigeren Druck und verbraucht daher kurzzeitig einen geringeren Strom. Dieser Stromabfall wird von der Steuerung registriert und führt zu einer Umschaltung auf höhere Drehzahl, d. h. das Triac öffnet nun während der gesamten Phase. Das Bypass- Ventil schließt, und der Normalbetriebszustand mit hoher Drehzahl und hoher Stromaufnahme (10 A) wird wieder er reicht. Beim Verschließen der Spritzleitung erfolgt der geschilderte Vorgang erneut.The pressure drops even further when the spray line is opened from, d. H. the engine works against a lower pressure and therefore uses less electricity for a short time. This drop in current is registered by the control and leads to a switch to higher speed, d. H. the Triac now opens throughout the phase. The bypass Valve closes, and the normal operating condition with high Speed and high current consumption (10 A) he will again enough. When the spray line is closed, the described process again.

Claims

1. A method for controlling the speed of a high-pressure pump in a high-pressure cleaning device, in which the high-pressure pump delivers cleaning fluid through a spray line, from which branches off a bypass line that can be closed by means of a closing valve and branches back to the pump suction side, characterized in that the drive motor of the high-pressure pump Current measured and sets the speed of the motor to a low value when the motor current rises above a maximum value above the value in normal operation, and sets the speed back to a high value corresponding to normal operation when the motor current below one of the value drops when operating at low speed.

2. The method according to claim 1, characterized in that that one to adjust the speed of the engine Leading edge control used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that one detects the current sensor Displays current values.

4. High-pressure cleaning device with a high-pressure pump driven by an electric motor, which opens on the pressure side into a spray line, from which branches off a bypass line which is closed by a closing valve and leads to the suction side of the pump, characterized in that a current sensor ( 21 , 27 ) for the motor current and a controller ( 28 ) is provided which sets the speed of the motor to a low value when the motor current rises above a maximum value above the value during normal operation, and sets the speed back to a high value which corresponds to normal operation, if the motor current falls below a minimum value below the value when operating at low speed.

5. High-pressure cleaning device according to claim 4, characterized in that in the supply line ( 30 ) of the motor ( 1 ) a phase control ( 29 ) is switched on, which ent from the controller ( 28 ) either an opening signal for full-phase opening or an opening signal for part-phase opening is led to.

6. High-pressure cleaning device according to claim 4 or 5, characterized in that one of the motor current through flowing current-voltage converter ( 26 ) is connected to a maximum / minimum value discriminator ( 27 ).

7. High-pressure cleaning device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the current sensor associated with an ad.

8. High-pressure cleaning device according to one of claims 4 to 7, characterized in that the spray line ( 9 ) is connected to a pulsation damper.